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Cientistas de todo o mundo estão pesquisando como as drogas anticâncer podem atingir com mais eficiência os tumores que visam. Uma possibilidade é usar bactérias modificadas como “ferries” para transportar as drogas pela corrente sanguínea até os tumores. Pesquisadores da ETH Zurich conseguiram agora controlar certas bactérias para que possam efetivamente atravessar a parede dos vasos sanguíneos e se infiltrar no tecido tumoral.
Liderados por Simone Schürle, professora de Sistemas Biomédicos Responsivos, os pesquisadores da ETH Zurich escolheram trabalhar com bactérias que são naturalmente magnéticas devido às partículas de óxido de ferro que elas contêm. Essas bactérias do gênero Magnetospirilum respondem a campos magnéticos e podem ser controlados por ímãs de fora do corpo.
Explorando lacunas temporárias
Em culturas de células e em camundongos, Schürle e sua equipe já mostraram que um campo magnético rotativo aplicado no tumor melhora a capacidade da bactéria de atravessar a parede vascular perto do tumor canceroso. Na parede vascular, o campo magnético rotativo impulsiona as bactérias para a frente em um movimento circular.
Para entender melhor como funciona o mecanismo de passagem da parede do vaso, é necessário um olhar detalhado: A parede do vaso sanguíneo é composta por uma camada de células e serve como uma barreira entre a corrente sanguínea e o tecido tumoral, que é permeado por muitos pequenos vasos sanguíneos. Espaços estreitos entre essas células permitem que certas moléculas passem pela parede do vaso. O tamanho desses espaços intercelulares é regulado pelas células da parede do vaso, e eles podem ser temporariamente largos o suficiente para permitir que até mesmo as bactérias passem pela parede do vaso.
Propulsão forte e alta probabilidade
Com a ajuda de experimentos e simulações de computador, os pesquisadores da ETH Zurich conseguiram mostrar que impulsionar as bactérias usando um campo magnético rotativo é eficaz por três razões. Primeiro, a propulsão por meio de um campo magnético rotativo é dez vezes mais poderosa do que a propulsão por meio de um campo magnético estático. O último apenas define a direção e as bactérias têm que se mover por conta própria.
A segunda e mais crítica razão é que as bactérias impulsionadas pelo campo magnético rotativo estão constantemente em movimento, viajando ao longo da parede vascular. Isso os torna mais propensos a encontrar as lacunas que se abrem brevemente entre as células da parede do vaso em comparação com outros tipos de propulsão, nos quais o movimento das bactérias é menos exploratório. E terceiro, ao contrário de outros métodos, as bactérias não precisam ser rastreadas por meio de imagens. Uma vez que o campo magnético esteja posicionado sobre o tumor, ele não precisa ser reajustado.
“Carga” se acumula no tecido tumoral
“Também fazemos uso da locomoção natural e autônoma da bactéria”, explica Schürle. “Uma vez que as bactérias passaram pela parede do vaso sanguíneo e estão no tumor, elas podem migrar independentemente para dentro do seu interior”. Por esse motivo, os cientistas usam a propulsão através do campo magnético externo por apenas uma hora – tempo suficiente para que as bactérias passem com eficiência pela parede vascular e alcancem o tumor.
Essas bactérias podem transportar drogas anticâncer no futuro. Em seus estudos de cultura de células, os pesquisadores da ETH Zurich simularam essa aplicação anexando lipossomas (nanoesferas de substâncias semelhantes a gordura) às bactérias. Eles marcaram esses lipossomas com um corante fluorescente, o que lhes permitiu demonstrar na placa de Petri que as bactérias realmente entregaram sua “carga” dentro do tecido canceroso, onde se acumularam. Em uma futura aplicação médica, os lipossomas seriam preenchidos com uma droga.
Terapia do câncer bacteriano
Usar bactérias como balsas para medicamentos é uma das duas maneiras pelas quais as bactérias podem ajudar na luta contra o câncer. A outra abordagem tem mais de cem anos e atualmente está passando por um renascimento: usar a propensão natural de certas espécies de bactérias para danificar células tumorais. Isso pode envolver vários mecanismos. De qualquer forma, sabe-se que a bactéria estimula certas células do sistema imunológico, que então eliminam o tumor.
Vários projetos de pesquisa estão atualmente investigando a eficácia de E. coli bactérias contra tumores. Hoje, é possível modificar bactérias usando biologia sintética para otimizar seu efeito terapêutico, reduzir efeitos colaterais e torná-las mais seguras.
Tornando bactérias não magnéticas magnéticas
No entanto, para usar as propriedades inerentes das bactérias na terapia do câncer, a questão de como essas bactérias podem atingir o tumor com eficiência ainda permanece. Embora seja possível injetar a bactéria diretamente em tumores próximos à superfície do corpo, isso não é possível para tumores no interior do corpo. É aí que entra o controle microrobótico do professor Schürle. “Acreditamos que podemos usar nossa abordagem de engenharia para aumentar a eficácia da terapia bacteriana do câncer”, diz ela.
E. coli usado nos estudos de câncer não é magnético e, portanto, não pode ser impulsionado e controlado por um campo magnético. Em geral, a capacidade de resposta magnética é um fenômeno muito raro entre as bactérias. Magnetospirilum é um dos poucos gêneros de bactérias que possuem essa propriedade.
A Schürle quer, portanto, fazer E. coli bactérias magnéticas também. Isso poderia um dia tornar possível o uso de um campo magnético para controlar bactérias terapêuticas clinicamente usadas que não possuem magnetismo natural.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por ETH Zurique. Original escrito por Fabio Bergamin. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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